海軍工程大學電氣工程學院的研究人員吳旭升、孫盼、楊深欽、何笠、蔡進，在2019年第8期《電工技術學報》上撰文指出，為了解決設備的能源供給問題，無線電能傳輸技術正成為新型的水下電能傳輸方式，它具有傳統的電能補給方式不可比擬的技術優勢，可有效提高水下設備的供電安全性、可靠性、便捷性和隱蔽性。

無線電能傳輸技術是一種利用電磁能、電磁波在物理空間中的分布或傳播特性，采取非導線接觸的方式，實現電能由電源側傳遞至負載側的技術。采用無線電能傳輸技術對水下設備進行能源補充，目前國內外采用的主要方式有電磁感應式無線電能傳輸（mm級）、磁耦合諧振式無線電能傳輸（cm級）和超聲波耦合式無線電能傳輸（m級）。

（1）電磁感應式無線電能傳輸

電磁感應式無線電能傳輸采用松耦合變壓器裝置來實現電能的傳輸，發射線圈相當于變壓器的一次側，接收線圈相當于變壓器的二次側。電磁感應的距離是很近的，在水下應用時，其有效傳輸距離限于線圈直徑長度1/10左右范圍內，即mm級，傳輸功率可達幾百瓦，甚至數千瓦。為了增大系統的功率因數，提高其電能傳輸能力，通常會在線圈兩側添加補償網絡進行諧振補償。

它的局限性在于：感應耦合環節的功率傳輸效率是整個系統中的重要環節，由于氣隙的存在使得感應耦合變低，從而成為影響整個系統功率傳輸效率提高的一個瓶頸。氣隙越大，效率越低，因此電磁感應式傳輸方式只適合近距離傳輸應用，發射與接收線圈之間不能有障礙物，并且要求兩線圈保持同軸。電磁感應式的無線電能傳輸實質上是“準接觸”。

（2）磁耦合諧振式無線電能傳輸

磁耦合諧振式無線電能傳輸是一種近磁場的強耦合方式，能在整個近場范圍內進行電能傳輸，近場距離為c/(2f )（c、f分別為光速和諧振頻率），當發射系統與接收系統具有相同的振動頻率時，二者處于強耦合狀態，能量傳輸損耗和振動體自身損耗變得非常小，共振體的能量傳輸效率將大大提高。

通過發射線圈與接收線圈的同頻諧振，一個發射線圈可以給多個接收線圈供電，并且磁耦合諧振可以越過某些非磁性材料和金屬障礙物的影響實現非定向傳輸，這一特性是磁耦合諧振的巨大優勢，拓展了其應用場合。磁耦合諧振式無線電能傳輸對環境穩定性要求較高，一旦環境變化使其諧振點發生偏離，其傳輸效率會急劇降低，這是當前限制磁耦合諧振式無線電能傳輸在水下運用的一個重要因素。

（3）超聲波耦合式無線電能傳輸

超聲波耦合式無線電能傳輸是在高效電聲能量轉換、換能器與電路匹配、聲學匹配、聲波能量匯聚等機理的基礎上建立起來的水下遠距離無線電能傳輸技術，其水下傳輸距離可達到m級。與電磁感應式和磁耦合諧振式相比，該方式不對外界產生電磁干擾，也不受電磁干擾的影響，而且由于超聲波頻率高、波長短，傳輸方向性好。超聲波耦合式無線電能傳輸雖然實現了遠距離的水下無線能量傳輸，但是傳輸功率小，不適用于水下自主航行器等大功率充電場合。

摘編自《電工技術學報》，原文標題為“水下無線電能傳輸技術及應用研究綜述”，作者為吳旭升、孫盼等。